Dokumen ini membahas konsep usaha dan energi, serta keterkaitannya dalam fisika. Ini juga menjelaskan berbagai jenis energi, bentuk energi, dan cara kerja pesawat sederhana, serta memberikan contoh dan soal-soal terkait aplikasi konsep-konsep tersebut dalam kehidupan sehari-hari. Di samping itu, terdapat penjelasan tentang jenis-jenis katrol dan pengungkit yang digunakan untuk mempermudah usaha.

1. USAHA,
ENERGI,
PESAWAT
SEDERHANA

2. TUJUAN
PEMBELAJARAN
1. Menjelaskan variable-variabel yang memengaruhi efektivitas usaha
2. Mengetahui jenis-jenis energi
3. Menjelaskan hubungan antara usaha dan energi
4. Menjelaskan cara energi dikonversikan sesuai kebutuhan
5. Menyajikan informasi mengenai sumber energi terbarukan yang
dapat digunakan di Indonesia
6. Menjelaskan manfaat menggunakan pesawat sederhana
7. Menjelaskan cara kerja beberapa pesawat sederhana dalam
kehidupan sehari-hari
8. Memilih pesawat sederhana yang sesuai dengan permasalahan yang
ditemui di sekitar

3. Perhatikan gambar dibawah ini!
• Dari kedua gambar
tersebut, manakah
yang melakukan
usaha?
• Manakah yang lebih
mudah didorong?

4. • Usaha merupakan konsep yang
terkait dengan perpindahan atau
perubahan posisi suatu benda atau
sistem.
• Dalam fisika, usaha dapat diartikan
sebagai hasil dari gaya yang
diberikan pada benda sehingga
benda tersebut bergerak sejauh
tertentu.
A. USAHA

5. Contoh Soal Usaha
Seorang pria mendorong suatu peti besi dengan gaya 600 Newton.
Peti itu berpindah sejauh 2 meter. Hitung usaha yang dilakukan pria
tersebut!
D1:
F= 600 Newton
s = 2 meter
D2:
W = …..?
D3:
W = F . s
W = 600 x 2
W = 1.200 Nm
W = 1.200 Joule

6. 2. Daya
Daya merupakan besaran energi yang
digunakan setiap detiknya.

7. Contoh Soal Daya
Dalam 2 menit sebuah lampu menggunakan energi Listrik sebanyak
3000 joule. Tentukan daya lampu tersebut!
D1 :
2 menit = 120 detik
W = 3000 J
D2 :
P?
D3 :
P = W/t
P = 3000/120
P = 25 watt

8. B. ENERGI
• Tanpa energi kita tidak bisa
melakukan aktivitas/kerja/usaha
• Seorang pemanjat tebing harus
memiliki energi agar bisa mencapai
puncak.
1. Dari mana sumber energi kita?
2. Apakah yang dimaksud dengan
energi?

9. B. ENERGI
• Kemampuan suatu objek untuk
melakukan sebuah usaha.
• Energi ini dapat diperoleh dari
berbagai sumber dan bisa
melakukan perubahan dari suatu
bentuk ke bentuk lainnya.
• Energi juga mempunyai sifat kekal
karena tak dapat hilang.

10. Hukum Kekekalan Energi
Bunyi : ”Energi tidak dapat diciptakan dan juga tidak dapat dimusnahkan,
tetapi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain”.
Contoh perubahan energi antara lain:
1. Energi listrik menjadi energi panas, misalnya pada setrika listrik, kompor
listrik, dan solder listrik.
2. Energi listrik menjadi energi cahaya, misalnya pada lampu.
3. Energi listrik menjadi energi kimia, misalnya pada penyetruman
(pengisian) aki.
4. Energi cahaya menjadi energi kimia, misalnya fotosintesis.

11. Bentuk-Bentuk Energi
Energi
Kinetik
Energi
Mekanik
1 2 3
Energi
Potensial

12. 1. Energi Kinetik
Energi yang dimiliki suatu benda
akibat pergerakannya. Dengan begitu,
energi kinetik akan semakin besar
seiring dengan kecepatan yang besar.

13. 2. Energi Potensial
Energi benda akibat dari posisinya
maupun benda dan susunannya.
Contoh konkretnya pada buah yang
terjatuh dari atas pohon. Semakin
tinggi pohon, maka energi
potensialnya akan semakin besar.

14. 3. Energi Mekanik
Energi ini dihasilkan dari
penggabungan energi kinetik dan
energi potensial.

15. Contoh Soal Energi
Seekor burung sedang melayang terbang pada ketinggian 10 m di atas tanah
dengan kecepatan konstan sebesar 10 m/s. Jika massa burung adalah 2 kg,
gravitasinya 10m/s^2 tentukan: a) Energi kinetik, b) Energi potensial, c) Energi
mekanik
a) Ek = 1/2 mv2
Ek = 1/2 x 2 x 10^2
Ek = 100 joule
b) Ep = m g h
Ep = 2 x 10 x 10
Ep = 200 joule
c) EM = Ep + Ek
EM = 200 + 100
EM = 300 joule

16. SOAL
1. Sebuah sepeda yang massanya 40 kg bergerak dengan kecepatan 10 m/s.
Tentukan besar energi kinetik sepeda tersebut!
2. Buah pepaya bermassa 0,5 kg tergatung pada tangkainya yang berada pada
ketinggian 2 m dari atas tanah. Jika percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s2
tentukan besar energi potensial yang dimiliki oleh buah pepaya tadi!
3. Usaha yang diperlukan untuk memindahkan sebuah benda dalam lintasan
mendatar sejauh 13 meter sebesar 15,6 joule. Tentukan besar gaya yang
harus diberikan pada benda!
4. Sebutkan 2 contoh penerapan energi kinetik dan potensial dalam kehidupan
sehari-hari!
5. Apa hubungan energi dan usaha?
6. Sebuah benda berada pada ketinggian 5 m dari atas tanah. Jika energi
potensial benda tersebut adalah 4900 joule dan percepatan gravitasi bumi
adalah 9,8 m/s2, tentukan massa benda tersebut!

17. Perhatikan gambar dibawah ini!
• Mengapa gerobak yang digunakan untuk mengangkut hasil Perkebunan
menggunakan roda?
• Kenapa tangga dirumah dibuat miring sekitar 45 ?
• Mengapa menimba air disumur menggunakan bantuan tali dan katrol?

18. • Pesawat sederhana adalah peralatan
sederhana yang biasa kita gunakan untuk
mempermudah atau membantu manusia
dalam melakukan kerja atau usaha kita
sehari-hari
C. Pesawat Sederhana

19. Macam-Macam Pesawat
Sederhana
1 2 3
Katrol
4
Roda
Berporos
Bidang
Miring
Pengungkit

20. 1. Katrol
Katrol adalah roda yang sekelilingnya
diberi tali, biasa dipakai untuk
mempermudah pekerjaan manusia
untuk menarik beban.
• Katrol ada tiga macam :
1. Katrol tetap
2. Katrol bebas
3. Katrol majemuk

21. Macam-macam katrol
Katrol tetap Katrol
majemuk
1 2 3
Katrol
bebas

22. 1. Katrol tetap
• Katrol tetap adalah katrol yang porosnya telah dipasang pada suatu tempat sehingga
posisinya tidak dapat berpindah. Pada katrol tetap keuntungan mekanisnya bernilai satu,
sebab gaya kuasa yang dikeluarkan oleh katrol tetap bernilai sama dengan berat bebannya.
Contoh pemanfaatan katrol tetap dalam kehidupan sehari-hari yakni sumur timba dan tiang
bendera.
2. Katrol Bebas
• Katrol bebas porosnya tidak dipasang pada tempat yang tetap, sehingga katrol dapat
bergerak secara bebas ketika sedang bekerja.
• Selain itu, keuntungan mekanisnya bernilai 2 karena gaya kuasa yang dikeluarkan untuk
menarik bebannya memiliki nilai setengah dari berat bebannya.
• Contoh penggunaan katrol bebas dalam kehidupan sehari-hari yaitu pada alat pengangkat
peti kemas yang ada di pelabuhan.
3. Katrol majemuk
• Katrol majemuk merupakan gabungan dari katrol tetap dan katrol bebas. Katrol majemuk
memiliki keuntungan mekanis yang nilainya sama dengan jumlah katrol yang digunakan
untuk mengangkat bebannya.
• Dalam kehidupan sehari-hari, katrol majemuk biasa digunakan untuk mengangkat benda
atau alat berat dalam bidang perindustrian.

23. 2. Roda Berporos
• Roda menggunakan prinsip
menghubungkan roda pada sebuah
poros yang dapat diputar secara
bersamaan.
• Roda dapat memperkecil gaya yang
dibutuhkan untuk menggeser suatu
benda dengan meminimalkan gaya
gesek.
• Contoh roda berporos : Gerobak, setir
mobil, bor tangan, roda sepeda

24. 3. Bidang miring
• Bidang miring adalah pesawat sederhana yang
berupa papan/bidang yang dibuat miring.
• Tujuannya untuk memperkecil usaha saat
memindahkan beban yang berat.
• Contoh bidang miring : tangga, pisau, kapak, sekrup
• Rumus keuntungan mekanis :

25. 3. Bidang miring
Keterangan:
F = gaya (N);
w = beban (N);
h = tinggi papan (m); dam
s = panjang papan (m).
Perhatikan gambar dibawah ini

26. 4. Pengungkit/Tuas
• Pengungkit yaitu pesawat sederhana
yang dibuat dari sebatang benda
keras yang digunakan untuk
mengangkat atau mencongkel benda.
• Ada beberapa jenis pengungkit, yaitu :
• 1. Pengungkit jenis 1
• 2. Pengungkit jenis 2
• 3. Pengungkit jenis 3

27. 4. Pengungkit/Tuas
• Keterangan:
• F = gaya kuasa (N);
• w = beban (N);
• Lk = lengan kuasa (m); dan
• Lb = lengan beban (m).
• Prinsip kerja pengungkit adalah
dengan gaya kecil, beban berat
mampu dipindahkan.
• Gaya bisa diperkecil dengan cara
memperpendek lengan beban.
• Jika lengan bebannya pendek, maka
lengan kuasanya akan semakin
panjang. Semakin panjang lengan
kuasa, semakin kecil gaya yang
dibutuhkan.

28. Macam-macam
pengungkit
1 2 3

29. LATIHAN SOAL
Pada gambar disamping manakah
yang termasuk pengungkit /tuas
jenis 1,2, dan 3?
• Gambar A Gerobak dorong roda satu
termasuk pengungkit jenis kedua
• Gambar B Tongkat pemukul bola
termasuk pengungkit jenis pertama
• Gambar C Palu termasuk pengungkit jenis
pertama
• Gambar D Pintu termasuk pengungkit
jenis kedua
• Gambar E Stik golf termasuk pengungkit
jenis ketiga